1 问题的提出
为削减电机发动电流对电网的冲击和脱节电网容量对电机发动的限制，有用户提出用变频器发动电机，在将频率升到50 Hz后切换至工频，之后再用变频器去发动其它电机。尽管这种切换思维备受争议，但却在一些场合得到了必定的使用，例如一拖多的供水操控体系、拉丝机体系、钻机体系等。
电动机变频运转切换至工频运转的主电路如图员所示。切换的根本进程只要两个：
1)断开接触器KM2，堵截电动机与变频器之间的联络;
2)接通接触器KM3，将电动机投入到工频电源上。
依据上述两个进程的先后顺序的不同，将有两种切换办法，即“先投后切”和“先切后投”。
先投后切的切换办法只能用在具有同步切换操控功用的变频器中，这种办法已在中、高压变频器中得到了成功使用。而现在的低压变频器遍及选用的是两电平的主回路结构，正是这种主电路结构决议了其不能选用先投后切的操控办法，只
能选用先切后投的操控办法。作电机变/工频转化时大多会遇到过这样的状况：电机由变频运转状况直接向工频运转状况切换时，有时会发生特别大的冲击电流，能到达其直接发动电流的两倍，即为其额定电流的十四五倍，但有的时分却几乎没有电流冲击;而断开变频一段时刻后再转向工频时就不会再呈现太大的冲击电流，延时的时刻越长呈现的冲击电流的峰值就会越小，这是为什么呢?下面予以剖析。
2 问题的剖析
三相电动机正常运转时，以同步转速旋转的主磁场在定子三相绕组内感应发生对称的三相电动势。若断开电源后，主磁场尽管消失，但从前被主磁场磁化的转子铁芯仍然存在剩磁，与此一起由于惯性转子仍然高速旋转，在定子线圈发生的
感应电动势并不会在极短的时刻内消失，而仅仅有所衰减。图2 是一台37 kW电机两相之间，在断开变频器输出前、后的的定子绕组的电压波形，由此可看出，断开电源后定子线圈的感应电动势呈逐步衰减的进程。图3 是图2 的打开图形，仔细调查该图能够看出，跟着转速的下降，定子绕组电压频率也在缓慢的下降。
由于变频器输出的是PWM 波，其相位不易调查，所以测得在工频状况下的电压波形，对其进行进一步的剖析。由于变频器50 Hz 时的输出电压与工频电压效果在电机上根本是等效的，并不影响剖析成果。图4 是一台2.2 kW 电机在工频电源
下忽然断开电源后的电压波形图，由该图能够看出，电压波形没有跳变，所以断开瞬间感应电动势与电源电压同相位，其幅值也根本持平。跟着剩磁的渐渐消失，电压幅值逐步下降，一起伴跟着转速的下降感应电动势的频率逐步下降，其相位也逐步与电源相位摆开。频率越低，单位时刻内摆开的相位差也就越大。
据此，绘出断电后电机感应电压Ud在极坐标下衰减的向量示意图，如图5 所示。
从图4 和图5 中能够看出，瞬间断开电源后，电机感应电压有所衰减，一起感应电压与工频电源电压的相位已开端摆开，不一起刻投入工频电源，将会发生不同的吟U。图6 是电机从头投入电源时的等值电路和相量图。
图6 中：U为工频电源电压;
变频器输出电压开始相位具有随机性，仅仅确保了相与相之间的电压相位差为120毅。当变频器输出频率上升到50 Hz后，在进行变频转工频的切换时刻，假如变频器的输出正好与工频电源的相位相差180毅，切除变频后当即投入工频的
吟U将到达近2倍的工频电压，远远超过了其答应电压的1.33 倍。吟U过大将发生很大的冲击电流，直接效果于切换体系和电动机，这不光导致切换失利，乃至或许导致电机和切换体系的损坏。假设在切换时刻变频器输出的相位与工频电源是相同的，在图7所示的从头投入电源的安全区域图中，以C为圆心，1.33U为半径绘出AB，其右侧为投入工频电源的安全区域。这样咱们就得到CE、FG、H点今后的三个安全投入工频电源的时刻规模。
3 解决方案
在所有的变频-工频切换操控中，都应确保变频器拖动的电动机和工频电源拖动的电动机的转向应该是一起的。经过以上剖析能够看出CE、FG 、H 点今后三个安全投入工频电源的时刻规模，都是由相位和幅值一起效果的成果，但还能够分别从相位和幅值两方面下手来寻求解决办法。
办法一：设法下降感应电动势的幅值，待其幅值降到约0.33U后切入工频。
办法二：挑选适宜的时刻，在电动机感应电动势的相位与工频电源的相位差值较小的时刻切入工频电源。
在前面的剖析中知道电机接受的电压Um=吟U伊Xm /(Xm+Xs)，假如在回路中串入一电抗承当必定的电压，使电动机承当的电压在答应规模之内，这样就得到了另一种办法，即办法三：在回路中串入电抗，延时后将其短路掉。
3.1 下降感应电动势的幅值
依靠时刻的推移来下降电动势幅值的办法是不可取的。由于跟着时刻的推移，转速也在快速的下降，转差的增大将不太有利于发动电流的减小。
对图1 的切换操控主电路进行优化，得到如图8所示的切换操控主电路。
